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Datum: Juli 2003       Autor: Brian Gott, Cambashi         Übersetzung: EDS PLM Solutions (Deutschland)

Aus Sicht des Geschäftsführers ...

CAD und Entwicklungsperformance 

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Technologie-Investment 

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3D CAD ist ein Werkzeug für den gesamten Entwicklungsprozess 

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Aktueller Status

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Wo liegt das Problem

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3D CAD wird zu teuer sein

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Wie kann man die Vorteile bewerten

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3D ist zu schwierig zu lernen

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Der Umstieg von 2D auf 3D stört die Abläufe

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Zusammenfassung und Empfehlungen

Der einzige Grund für die Investition in CAD-Technologie ist, die Profite der Firma in einem Geschäftsumfeld zu steigern, das durch Druck vom Markt, Wettbewerb und wirtschaftlichen Gesichtspunkten gezeichnet ist. Das momentane Umfeld für viele Firmen definiert sich durch wirtschaftlichen Rückgang, sinkende oder statische Märkte, verstärktem Wettbewerb und engeren Gewinnspannen. Erfolgreiche Firmen antworten darauf mit gesteigerter Entwicklungsperformance um verbesserte Produkte, höhere Qualität, größere Wertschöpfung zu liefern und Entwicklungszeiten zu verkürzen.

Das ist es, was die Investition in 3D CAD ausmacht.

Es ist wichtig, „Entwicklungsperformance" von „Produktivität" zu unterscheiden, die zu oft als persönliche Produktivität angesehen wird. 2D CAD-Systeme wurden als automatische Zeichenwerkzeuge verkauft, die den Schwerpunkt in der Zeichnungsproduktivität hatten und heute ist dieser Vorteil vollständig aufgehoben. 3D CAD zielt viel weiter – auf die Performance und Effizienz des gesamten unternehmensweiten Entwicklungsprozesses. Dadurch wird der Nutzen einer Investition in 3D CAD, richtig gerechnet, viel größer, als der historische Nutzen von 2D CAD.

 Technologie-Investment

Wann immer neue Technologien auftauchen, muss die Geschäftsleitung entscheiden, ob und wann sie übernommen wird und die Vorteile gegenüber den unweigerlichen Kosten der Einführung und der Zeit, bis die Vorteile greifen, abwägen. Alle 3 Faktoren sind schwierig zu analysieren und der Geschäftsleiter ist abhängig von Ratschlägen aus vielen Bereichen. Die hilfreichsten Ratschläge sind Nachweise von Firmen in verwandten Industrien, die eine Einführung bereits hinter sich haben. Der Manager hat normalerweise keine persönlichen Erfahrungen mit der Bedienung der Technologie, speziell wenn die Entwicklung dieser Technologie schnell voran geht und die Verbindung zwischen dem Investment in die Technologie und dem tatsächlichen Gewinn schwierig abzuschätzen ist, wenn die Technologie umfassender wird.

CAD ist ein klassisches Beispiel für dieses Syndrom. Offensichtlich zögert eine nicht unerhebliche Zahl von Managern in Entwicklungsfirmen noch immer, in 3D CAD zu investieren. Möglicherweise sind sie nicht über die Vorteile der Technologie im Bilde; oder sie verstehen nicht wirklich, wie die Technologie Vorteile liefern kann; oder sie glauben, ihre Organisation ist nicht in der Lage, die Technologie ohne große Schwierigkeiten, Kosten und Störungen in der täglichen Arbeit zu implementieren. Wir gehen später noch auf diese Punkte ein, zunächst aber eine kurze Zusammenfassung, warum 3D CAD so grundlegend anders ist.

 3D CAD ist ein Werkzeug für den gesamten Entwicklungsprozess

Jede Firma, die noch 2D CAD als Hauptentwicklungswerkzeug einsetzt, kann sich erinnern, warum das System einmal angeschafft wurde – nämlich zur Verbesserung der Zeichenproduktivität. 2D CAD hatte relativ wenig Auswirkungen auf die wirklich teuren und zeitaufwändigen Folgeprozesse der Produktentwicklung wie Analysen, Test und Produktion. Software für diese Prozesse waren zum gleichen Zeitraum verfügbar, wie CAD, aber 2D Zeichnungen boten nur eine schwache Schnittstelle zu diesen Systemen, was zu manuellen Datenübernahmen und Interpretationen führte, mit allen möglichen Fehlerquellen dieser Vorgehensweise. 2D Systeme wurden über die Jahre weiter entwickelt und konnten auch in irgend einer Art die dritte Dimension verarbeiten. Aber 2D Systeme können im Bezug auf die Beförderung der Konstruktionsabsicht ihre Schwächen nicht verbergen: es ist eine indirekte Repräsentation der Realität, kann (auch falsch) interpretiert werden und dadurch zu Fehlern führen und enthält keinerlei ausreichende Information, um Folgeprozesse automatisch damit zu versorgen. Die Auswirkung auf den gesamten Entwicklungsprozess ist nur begrenzt.

3D CAD-Systeme gehen diese Punkte von genau der anderen Seite an. 3D erlaubt dem Ingenieur direkt 3-dimensionale digitale Modelle der Produktgeometrie in einer Form zu erstellen, die Folgeprozesse benötigen und haben damit Auswirkung auf viel mehr als den Entwicklungsprozess. 2D CAD verschwindet dadurch nicht, weil 2D-Skizzen eine Schlüsselmethode zur Erstellung von Volumenmodellen sind, aber viele Zeichnungen können automatisch als Ausgabe vom 3D-Modell generiert werden (nicht als Eingabe), wodurch Zeichenarbeit reduziert und Geschwindigkeit, Genauigkeit und Konsistenz gesteigert wird. Durch das Anfügen nicht-geometrischer Informationen an das digitale 3D Modell wird es eine komplette digitale Definition des Produktes. Es enthält alle Daten, die benötigt werden, es zu analysieren, zu beschaffen und zu fertigen. Die Ergebnisse sind nun in Tausenden von Firmen bestätigt worden, speziell dort, wo komplexe elektro-mechanische Maschinen und Zubehör entwickelt werden. Normalerweise finden sie eine Halbierung der Entwicklungszeiten durch gesteigerte Konstruktionsproduktivität, bessere Entscheidungsfindung, weniger Konstruktionsänderungen und verbesserter Kommunikation mit Kunden, Zulieferern und Auftragnehmern.

 Aktueller Status

Die 3D Vision hat lange gebraucht dorthin zu gelangen, wo sie heute ist und den Managern sei vergeben, wenn sie sagen, sie hätten „das alles schon mal gehört". Die Entwicklung von 3D Technologie begann vor fast 40 Jahren, wurde aber für viele Firmen (außerhalb der Flugzeug-, Automobil- und Prozessindustrie) erst in den letzten 5 oder 10 Jahren interessant. In jüngster Zeit hat sich dieser Prozess beschleunigt.

Verschiedene Entwicklungen machen moderne 3D CAD-Systeme heute zu einer praktikablen Alternative – sogar notwendigen – für jede Firma, die industrielle oder Konsumgüter-Produkte entwickelt:

bulletErheblich geringere Kosten für Rechnerleistung und Datenspeicherung
bulletMS Windows als standardisierte Plattform für 3D CAD
bulletNutzung von Microsoft Standardprodukten zur Datenverwaltung und –nutzung bei gesunkenen Kosten und gesteigerter Kompatibilität mit anderen Geschäftsprozessen
bulletDie Möglichkeit, große Baugruppen in 3D zu erstellen und die komplexen Beziehungen zwischen Teilen und Baugruppen zu verwalten
bulletDatenverwaltung integriert im 3D CAD-System, womit Produktdaten und Administration „per Knopfdruck" gehandhabt werden können
bulletWerkzeuge, die externen Anwendungen den Zugriff auf das Produktmodell und Konstruktionsdaten erlauben
bulletLeichter zu bedienende Systeme durch Verbesserungen der Benutzerschnittstellen und der logischen Strukturen
bulletVolle Integration von 2D und 3D Modellierung in einem CAD-Produkt – bekannt als hybride 2D/3D-Technologie
bulletGemischte, halbautomatische 2D/3D-Workflowhilfen für Baugruppenlayouts und Modellierung

Einige dieser Merkmale sind produktabhängig und die Entwicklung geht schnell weiter. Wir empfehlen, dass das Management die Situation regelmäßig betrachtet, wie weiter unten beschrieben.

Wo liegt das Problem

Unsere eigenen Beobachtungen der Technologie belegen, dass moderne Mainstream 3D CAD-Systeme in der Lage sind, die Vorteile zu liefern, die von ihnen erwartet werden, wenn sie vernünftig implementiert und genutzt werden. Von einigen potentiellen Anwenderfirmen hören wir allerdings Zweifel, nicht so sehr wegen der angepriesenen Vorteile (die wohl generell erkannt und verstanden werden), sondern bezüglich ihrer eigenen Fähigkeiten, die bestehenden Methoden ohne unnötige Störungen und Schwierigkeiten zu ändern. Dies sind die Punkte, die genannt werden und einige Gedanken dazu.

3D CAD wird zu teuer sein

Systemkosten werden nicht so hoch sein, wie angenommen. Es gibt einen konstanten Trend zu niedrigeren Kosten der Technologie und der Wettbewerb unter den CAD-Anbietern hat über die Jahre dazu geführt, dass die Preise spürbar gesunken sind, die möglichen Kosten sollten also regelmäßig überprüft werden. Natürlich wären die Kosten für ein modernes 2D-System geringer, als für ein 3D-System, aber das ist kein relevanter Vergleich. Wie wir gesehen haben, liefert die 3D-Technologie mehr und andere Vorteile über den gesamten Entwicklungsprozess. Allerdings sind die Kosten für ein Mainstream 3D CAD-System heute nicht höher, als für ein 2D-System vor wenigen Jahren.

In jedem Fall ist der wirkliche Punkt der Kostenvorteil, nicht die Kosten an sich. 3D-Investment wird beinahe ausnahmslos deshalb vorgenommen, um die Wettbewerbsfähigkeit der Firma zu steigern, indem die Konstruktions-performance gesteigert, bessere Produkte geliefert und diese schneller auf den Markt gebracht werden. Manchmal ist dies eine geplante Strategie, manchmal kann es die Antwort auf plötzliche Markt- oder Kundenanforderungen sein. Unter diesen Umständen sind die Kosten natürlich ein Faktor, aber die wirklichen Kosten liegen darin, möglicherweise keine Entscheidung zu treffen. Nach unseren Beobachtungen treten wirklich erfolgreiche 3D-Investitionen dann auf, wenn die Zeiten hart sind, wenn es Budgetkürzungen wegen rückläufiger Verkaufszahlen gibt oder Verluste vorhersehbar sind und die Firma motiviert ist, mit der Situation umzugehen.

Wie kann man die Vorteile bewerten

Wir haben die Vorteile, die 3D CAD für den gesamten Entwicklungsprozess bringt, bereits beschrieben. Es war relativ einfach, die Vorteile von 2D CAD anhand der Zeichenproduktivität zu messen. Mit 3D CAD ist diese Situation anders. Das Management muss den Effekt unter dem Gesichtspunkt „bessere Produkte schneller geliefert" bewerten und in der Lage sein, den Wert der größeren Produktivität über den gesamten Entwicklungsprozess zu sehen, nicht nur für einen Teil davon. Wie immer kann diese Bewertung dadurch unterstützt werden, dass mit Firmen gesprochen wird, die es bereits gemacht haben und vielleicht schon ein oder zwei Jahre damit arbeiten.

3D ist zu schwierig zu lernen

Dies ist ein Punkt, den wir einfach nicht glauben, wenn man die große Zahl und die Art von Firmen betrachtet, die 3D Technologie mit relativ geringen Schwierigkeiten eingeführt haben. Ein paar relevante Punkte:

Die meisten Ingenieure denken in 3D, wodurch der 3D-Modelliervorgang intuitiv wird

Nach vielen Jahren und Gesprächen mit Anwendern haben die Systemanbieter die Benutzerschnittstellen moderner System leicht bedienbar gestaltet, mit logischen Strukturen und Windows-ähnlichen Schnittstellen, die heute bekannt sind

Die Struktur des 3D Entwicklungsprozesses und die Datenstrukturen des daraus resultierenden digitalen Produktmodells sind eng an die physikalische Struktur des Produktes angelehnt, das entwickelt werden soll (Bauteile, Komponenten, Unterbaugruppen, Baugruppen), wodurch der Prozess natürlich wird.

Die Zeichenfunktionalitäten in hybriden 2D/3D Systemen ist ähnlich wie in existierenden 2D Systemen, die Lernkurve für die 2D-Arbeit ist daher unerheblich

Moderne 3D CAD-Systeme beinhalten eine große Zahl von Hilfen, die häufige Prozesse automatisieren und Abläufe standardisieren.

Der reduzierte Aufwand für die Produktion eines kompletten digitalen Produktes, speziell in einer collaborativen Umgebung, ist ein starker Motivationsfaktor

Der Umstieg von 2D auf 3D stört die Abläufe

Störungen müssen sicherlich minimiert werden. Die meisten Firmen erreichen dies, indem zu Anfang ein kleineres Projekt definiert wird und dann schrittweise das System weiter genutzt wird. Ein großer Trainingsaufwand pro Benutzer ist nicht notwendig: CAD Systeme haben so viele Online-Hilfen verfügbar, dass „Lernen durch Arbeiten" meist der beste Ansatz ist. Es wird geraten, die Fortschritte zu beobachten, den Enthusiasmus des Managements zu jeder Zeit zu zeigen und Ergebnisse in regelmäßigen Abständen zu bewerten.

Mit einem modernen 3D CAD-System ist der Verlust von Produktivität während der Lernphase in der Regel aus mehreren Gründen minimal:

bulletDie Konstruktion in 3D ist effizienter und führt in kurzer Zeit zu mehr Produktivität
bulletEingebaute Lernprogramme und intelligente Online-Hilfen führen den Anwender durch jeden Schritt
bulletIntegriertes 2D-Zeichnen und 2D/3D-Workflowhilfen unterstützen bei der Einführung
bullet3D-Assistenten helfen dem Anwender bei der schnellen Übernahme von bestehenden 2D-Zeichnungen in 3D-Modelle, somit sind vorhandene 2D-Daten nicht verloren
bullethybride 2D/3D-Technologie bedeutet, dass die Organisation sich Schritt für Schritt in der Geschwindigkeit vom 2D-Zeichnen zum 3D-Modellieren entwickeln kann, die für die Firma, die Produkte und die Mitarbeiter passt

Zusammenfassung und Empfehlungen

Nachdem wir die neuesten 3D-Technologien und die Erfahrungen vieler Firmen, die diese Technologien eingeführt haben, untersucht haben, sind wir der Meinung, dass jede Firma im Bereich der Produktentwicklung (und ihre Zulieferer) den guten Rat annehmen sollte, das Potential und die Möglichkeiten des Marktes, die von modernen 3D CAD-Systemen geboten werden, neu zu bewerten.

Während 2D CAD einfach die Zeichnungsproduktivität verbesserte, haben moderne 3D CAD-Systeme eine Auswirkung auf die Entwicklung, die Konstruktion und den Verwaltungsprozess. Das typische Ergebnis (von vielen Anwendern bestätigt) ist mehr Innovation und bessere Produktqualität, um 50% und mehr reduzierte Änderungskonstruktionen sowie erheblich kürzere Entwicklungszeiten, dazu noch die geschäftlichen Vorteile im Markt.

Die Zweifel über die Fähigkeit von Firmen, die 3D Technologie ohne unnötige Kosten und Störungen zu übernehmen, erscheinen uns meist grundlos zu sein. Der Beweis sind Tausende von Firmen, die es bereits getan haben. Die technischen Gründe liegen in Details der fortschrittlichen Technologie (wie hybrides 2D/3D) in modernen 3D CAD-Produkten. Diese Technologie hat sich in den letzten Jahren, ja Monaten, schnell entwickelt und das Management sollte deshalb sicher stellen, dass die Situation regelmäßig neu betrachtet wird.

 

 

 

 

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